海洋環(huán)境下無人機(jī)腐蝕防護(hù)策略探究

李杰 卞貴學(xué) 孫祚東 杜發(fā)喜

隨著無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，軍用和民用無人機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景正在不斷拓寬，已經(jīng)從城市、山區(qū)、高原等環(huán)境逐步拓展到沿海、島礁等海洋環(huán)境。而海洋環(huán)境有別于城市、山區(qū)、高原等環(huán)境，它的最大特點(diǎn)之一就是存在嚴(yán)重的鹽霧腐蝕，并經(jīng)常伴有高溫、高濕等惡劣條件。因此，無人機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、使用和存儲(chǔ)面臨著新的挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)、使用和維修保障等單位須要采取對(duì)應(yīng)的防護(hù)措施，以保障無人機(jī)長(zhǎng)期有效地運(yùn)營(yíng)。

目前，無人機(jī)機(jī)載設(shè)備、發(fā)動(dòng)機(jī)等產(chǎn)品多數(shù)采用鋁、銅、鋼等金屬材料，存在嚴(yán)重的鹽霧腐蝕隱患。無人機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)件使用了大量復(fù)合材料，相較于金屬材料，復(fù)合材料具有更好的耐鹽霧腐蝕特性，但也存在吸濕受潮后強(qiáng)度降低等問題，須要采取針對(duì)性防護(hù)措施。

腐蝕防護(hù)策略

無人機(jī)在海洋環(huán)境下作業(yè)，其腐蝕防護(hù)工作應(yīng)以預(yù)防為主，主要策略包括四方面。

設(shè)計(jì)、研發(fā)和制造階段腐蝕防護(hù)策略

在無人機(jī)設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造階段，技術(shù)人員應(yīng)全面考慮耐腐蝕設(shè)計(jì)和防護(hù)措施，對(duì)選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、表面處理與防護(hù)等方面采取措施。

首先，選材既要考慮材料的機(jī)械性能和工藝性，又要考慮材料的耐腐蝕性和經(jīng)濟(jì)性，原則上優(yōu)先選用復(fù)合材料等非金屬材料。鋁合金材料使用應(yīng)優(yōu)先選擇耐腐蝕性較好的鋁鎂、鋁硅鎂合金系列。當(dāng)產(chǎn)品由多種金屬材料組成時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)考慮各零部件所用材料的電位序列，盡可能選擇電位差較小的金屬材料。機(jī)載產(chǎn)品一般允許金屬電位差小于0.25V。

第二，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盡可能減少死角、棱角、焊接缺陷和縫隙，避免異種金屬相互接觸。當(dāng)產(chǎn)品無法避免異種金屬接觸時(shí)，異種金屬之間須要添加非金屬墊片進(jìn)行隔離。

第三，金屬表面處理與防護(hù)應(yīng)采用金屬鍍層、無機(jī)涂層、有機(jī)涂層等典型防護(hù)層。

對(duì)于彈簧、螺釘和螺栓等受較大摩擦力的零部件，可通過電鍍等方法，使零部件表面附著一層稀有金屬鍍層。金屬鍍層應(yīng)均勻致密，表面光潔，耐摩擦、耐鹽霧腐蝕性強(qiáng)，以有效保護(hù)底金屬。但是，稀有金屬資源少，價(jià)格昂貴，金屬表面鍍層一般選取鎘鍍層。

金屬表面使用無機(jī)涂層是指金屬零部件采用陽(yáng)極氧化、化學(xué)氧化等無機(jī)涂層工藝，使金屬零部件表面生成一層致密的保護(hù)性氧化膜。氧化膜化學(xué)穩(wěn)定性比較好，可起到防鹽霧腐蝕的作用，而且氧化工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低，金屬零部件應(yīng)優(yōu)先考慮此防護(hù)措施。

金屬表面有機(jī)涂層噴涂是指環(huán)氧樹脂底漆和聚氨酯面漆等有機(jī)涂層被噴涂在設(shè)備、機(jī)體結(jié)構(gòu)件的表面，確保金屬部件與海洋環(huán)境隔開。一方面，有機(jī)涂層起到屏蔽保護(hù)和裝飾產(chǎn)品等作用；另一方面可使金屬部件免受鹽霧侵蝕。但是，涂層選用除了考慮防鹽霧腐蝕性能外，還必須考慮涂層材料的耐氧化性、耐磨性和耐熱性。

作業(yè)前期腐蝕防護(hù)策略

當(dāng)無人機(jī)在海洋環(huán)境下執(zhí)行任務(wù)前，機(jī)務(wù)人員應(yīng)完成無人機(jī)腐蝕防護(hù)專項(xiàng)工作，對(duì)無人機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)件、發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)載設(shè)備實(shí)施全面徹底的清洗、密封、潤(rùn)滑等防護(hù)。

機(jī)務(wù)人員應(yīng)選用水基清洗劑或溶劑清洗劑等專用清洗劑，并按照使用說明，對(duì)無人機(jī)機(jī)體進(jìn)行清洗防護(hù)。水基清洗劑用于無人機(jī)機(jī)體表面防腐蝕去污清洗，腐蝕損傷修理操作中的表面清洗，其他地面設(shè)備、裝備維護(hù)過程中的表面防腐蝕清洗。同時(shí)，全面系統(tǒng)地檢查無人機(jī)各部位的密封性，在口蓋、端口和連接處增加密封膠帶或橡膠堵頭進(jìn)行密封。暴露在外表面的所有螺釘、螺栓、鉚釘?shù)染哂杏谰眯赃B接功能的金屬緊固件應(yīng)選用密封膠進(jìn)行濕裝配，例如已經(jīng)裝配好的螺釘、螺栓、鉚釘?shù)染o固件應(yīng)涂抹密封膠進(jìn)行密封。內(nèi)部相鄰的兩個(gè)零件邊緣或非活動(dòng)緊固件邊緣的縫隙需涂抹密封膠或硬膜緩蝕劑進(jìn)行密封。硬膜緩蝕劑擁有耐久型緩蝕劑的優(yōu)點(diǎn)，主要用于無人機(jī)重點(diǎn)結(jié)構(gòu)部位的長(zhǎng)效腐蝕防護(hù)。它能滲入縫隙和孔，將縫隙和孔中滯留的水置換出來，當(dāng)溶劑揮發(fā)后，在部件表面形成一層防護(hù)層，不僅可以減少噴涂工作量，而且無人機(jī)重量不會(huì)增加太多。

機(jī)載設(shè)備中的固定連接電子插接件需用電工絕緣膠帶包裹，然后使用密封膠進(jìn)行密封；非固定連接電子插接件需用黏有電子電氣緩蝕劑的抹布擦拭。發(fā)動(dòng)機(jī)高溫區(qū)等部位的緊固件可涂抹高溫潤(rùn)滑劑，如寬溫潤(rùn)滑劑。

副翼、尾翼的鉸鏈、舵機(jī)、插槽等部位應(yīng)涂抹潤(rùn)滑劑進(jìn)行潤(rùn)滑。

無人機(jī)及設(shè)備包裝箱應(yīng)放置防銹干燥劑和VCI氣相防銹緩蝕劑，以除濕防銹。VCI氣相防銹緩蝕劑是一種粉末狀水溶性防銹材料，裝入粉末袋后，可放置于包裝箱中使用，廣泛用于汽車、電子器件、電器、精密機(jī)械、重型機(jī)械、多種金屬零部件等產(chǎn)品防銹。必要時(shí)，無人機(jī)及設(shè)備包裝箱可采用防銹袋進(jìn)行封存，待使用時(shí)，機(jī)務(wù)人員再打開防銹袋。當(dāng)任務(wù)完成后，無人機(jī)及設(shè)備入箱，再使用防銹袋重新封存。

作業(yè)期腐蝕防護(hù)策略

在海洋環(huán)境下作業(yè)期內(nèi)，機(jī)務(wù)人員主要加強(qiáng)日常維修保養(yǎng)工作，采取無人機(jī)結(jié)構(gòu)件沖洗、緩蝕劑涂覆、潤(rùn)滑劑加注、通風(fēng)排水等措施。

在作業(yè)期內(nèi)，無人機(jī)應(yīng)盡量減少露天停放時(shí)間，降低高溫、高鹽、高濕、強(qiáng)光導(dǎo)致的機(jī)體結(jié)構(gòu)件、橡膠件、復(fù)合材料、表面涂層老化與腐蝕。如果無人機(jī)露天停放較長(zhǎng)時(shí)間，在裝入包裝箱前，其表面須要清洗、擦洗等清潔防銹操作。無人機(jī)機(jī)體、設(shè)備涂層、金屬零部件表面的污物需及時(shí)清除，以保持無人機(jī)清潔。

無人機(jī)每次完成任務(wù)后，機(jī)務(wù)人員須檢查無人機(jī)內(nèi)部邊角部位，并及時(shí)消除腐蝕源。在清潔無人機(jī)時(shí)，應(yīng)保護(hù)組件的漆層和電鍍層，及時(shí)更換失效的潤(rùn)滑劑。沒有涂層的固定金屬組件外部應(yīng)涂抹硬膜緩蝕劑。無涂層的活動(dòng)金屬組件外部應(yīng)涂抹潤(rùn)滑劑，受潮而變質(zhì)的潤(rùn)滑劑應(yīng)及時(shí)更換。

固定結(jié)構(gòu)件的表面需噴涂硬膜緩蝕劑進(jìn)行防護(hù)?；顒?dòng)部件表面應(yīng)涂抹相應(yīng)的潤(rùn)滑劑或者噴涂軟膜緩蝕劑進(jìn)行防護(hù)。

當(dāng)清洗機(jī)體表面時(shí)，若供水不足或者水質(zhì)不能滿足清洗要求，機(jī)務(wù)人員可向機(jī)體表面噴涂溶劑清洗劑進(jìn)行擦洗，尤其是機(jī)體經(jīng)雨淋后，須用水清洗被淋濕和受潮的部位。

機(jī)務(wù)人員應(yīng)按時(shí)打開機(jī)體上的口蓋，使用吹風(fēng)機(jī)吹風(fēng)，排除內(nèi)部積水和潮氣。需要特別注意的是，機(jī)務(wù)人員應(yīng)及時(shí)檢查排水孔口和排水裝置是否通暢，清潔排水孔以及可能隱藏污物的縫隙，經(jīng)常檢查零部件及口蓋的密封膠，若發(fā)現(xiàn)密封膠老化脫落，應(yīng)及時(shí)對(duì)零部件及口蓋進(jìn)行重新密封。

容易生銹的鋼質(zhì)件、螺釘、活動(dòng)關(guān)節(jié)、搖臂、接頭等零部件要勤擦冼、勤涂油，以防銹蝕。

如果電子設(shè)備接頭出現(xiàn)腐蝕，機(jī)務(wù)人員應(yīng)及時(shí)將腐蝕產(chǎn)物清除干凈，然后用電子電氣緩蝕劑噴涂接頭，或用抹布蘸上電子電氣緩蝕劑對(duì)腐蝕處進(jìn)行擦涂，待接頭晾干后，再接上聯(lián)結(jié)線。

機(jī)務(wù)人員應(yīng)及時(shí)檢查和修復(fù)無人機(jī)發(fā)生的腐蝕，及時(shí)修補(bǔ)發(fā)生損傷的蒙皮涂層，如果沒有充分時(shí)間修復(fù)損傷涂層，應(yīng)在損傷部位涂抹硬膜緩蝕劑，把結(jié)構(gòu)腐蝕的可能性降到最低程度，同時(shí)去除并清洗已發(fā)生輕微腐蝕部位的腐蝕產(chǎn)物，然后進(jìn)行表面防護(hù)處理，恢復(fù)表面防護(hù)體系或涂抹硬膜緩蝕劑，以阻止腐蝕進(jìn)一步發(fā)生。

無人機(jī)在雨天飛行后，機(jī)務(wù)人員應(yīng)立即對(duì)無人機(jī)進(jìn)行清洗或擦洗，自上而下清除機(jī)體外表面、蒙皮縫隙、緊固件孔周圍的積水和水跡，尤其須要清除各活動(dòng)舵面與固定部位之間縫隙中的積水，然后打開口蓋，檢查并清除各設(shè)備艙內(nèi)的積水和水跡，并注意疏通無人機(jī)上所有排水孔。

機(jī)務(wù)人員也應(yīng)對(duì)遭遇過海霧的無人機(jī)進(jìn)行維護(hù)，檢查無人機(jī)機(jī)體表面，若發(fā)現(xiàn)明顯鹽漬，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)無人機(jī)機(jī)體表面的鹽漬進(jìn)行清洗或擦洗。同時(shí)，打開機(jī)艙門，檢查口蓋，對(duì)無人機(jī)機(jī)體和部件進(jìn)行吹風(fēng)除濕，擦凈機(jī)體結(jié)構(gòu)件和各部件表面的水分，檢查無人機(jī)的銹蝕情況，及時(shí)對(duì)無人機(jī)進(jìn)行防護(hù)處理。根據(jù)需要，機(jī)務(wù)人員應(yīng)通電檢查儀表和機(jī)載設(shè)備的工作狀況。

無人機(jī)及設(shè)備包裝箱要視情定期更換防銹干燥劑和VCI氣相防銹緩蝕劑。

作業(yè)完成后腐蝕專項(xiàng)檢查與整治策略

當(dāng)無人機(jī)完成海洋環(huán)境下的作業(yè)并返回基地后，機(jī)務(wù)人員應(yīng)開展腐蝕專項(xiàng)檢查和全面徹底的防腐蝕整治。

一是盡早對(duì)無人機(jī)機(jī)體、發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)載設(shè)備的腐蝕狀況進(jìn)行專門檢查和整治，采用拍照、錄像等方法記錄所做的工作內(nèi)容及檢查結(jié)果，分析數(shù)據(jù)并存檔。根據(jù)無人機(jī)暴露出來的腐蝕防護(hù)問題，工作人員應(yīng)總結(jié)腐蝕防護(hù)經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)，不斷改進(jìn)防護(hù)措施。

二是建立全面完整的腐蝕損傷數(shù)據(jù)庫(kù)，為每架無人機(jī)建立全面完整的腐蝕損傷數(shù)據(jù)庫(kù)，為編制和完善無人機(jī)維修手冊(cè)提供技術(shù)支持。

結(jié)束語(yǔ)

無人機(jī)在海洋環(huán)境中的應(yīng)用潛力巨大，有待進(jìn)一步挖掘。為了確保無人機(jī)長(zhǎng)期可靠地發(fā)揮效能，相關(guān)單位須要在無人機(jī)設(shè)計(jì)、研制階段了解海洋環(huán)境的鹽霧濃度、PH值等數(shù)據(jù)，然后根據(jù)具體條件，選用合適的材料、合理的設(shè)計(jì)和表面處理方法，提高無人機(jī)產(chǎn)品的初始耐腐蝕和抗老化能力。無人機(jī)在海洋環(huán)境下執(zhí)行任務(wù)的前、中、后期，機(jī)務(wù)人員都應(yīng)重視鹽霧腐蝕防護(hù)工作，有針對(duì)性地采取清洗、密封、潤(rùn)滑、除濕、專項(xiàng)檢測(cè)和修復(fù)等措施，防止或延緩無人機(jī)出現(xiàn)腐蝕和老化。